CN102130407A

CN102130407A - 一种卡车起动电机用碳刷及其制造方法和应用

Info

Publication number: CN102130407A
Application number: CN 201010605806
Authority: CN
Inventors: 廖仕明; 曹勇
Original assignee: SUZHOU DONON CARBON PRODUCTS Ltd
Current assignee: SUZHOU DONEKA NEW MATERIALS CORP. Ltd.
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: CN102130407B

Abstract

本发明公开了一种卡车起动电机用碳刷及其制造方法和应用，该碳刷以至少含碳作为碳刷主体的一种成分，该碳刷的主体成分为石墨粉、电解铜粉、固体润滑剂及粘结剂，所述的碳刷中含有磷酸；该碳刷为双层压制结构。本发明所述的卡车起动电机用碳刷，在制备一阶段胶质粉时加入一定量磷酸，有利于在电机换向器表面形成均匀的润滑膜，通过润滑膜的自润滑作用，可以提高电刷的使用寿命；采用双层压制结构，且两层的铜含量不同，通过高含铜层的导电性保证碳刷高导电率；通过低含铜层的低含铜量降低了碳刷工作时的火花，且通过该低含铜层的耐磨性保证了碳刷的使用寿命。

Description

一种卡车起动电机用碳刷及其制造方法和应用

技术领域

本发明涉及电机用碳刷，尤其涉及一种卡车起动电机用碳刷及其制造方法和应用。

背景技术

大功率卡车起动电机工作时转速要求在30000rpm以上，工作电流要求在700A以上，从而要求电刷能够承受350A/cm²以上的电流密度，且使用寿命在4万次以上。传统的单层结构碳刷虽然在电流密度上可以满足使用要求，但由于碳刷中的铜含量太高，电机工作时，产生的火花较大，因此碳刷的寿命无法满足使用要求。

发明内容

发明目的：本发明正是为了克服上述不足，所要解决的技术问题是提供一种新的卡车起动电机用碳刷，以解决碳刷使用时产生的火花问题，不仅能够满足电机工作要求的电流密度，也能提高碳刷的使用寿命。

本发明还要解决的技术问题是提供上述卡车起动电机用碳刷的制造方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种卡车起动电机用碳刷，以至少含碳作为碳刷主体的一种成分，所述的碳刷中含有磷酸。

所述磷酸的含量优选为1～10质量％，进一步优选为4～7质量％，以干粉总质量为基准。

所述的碳刷主体成分为石墨粉、电解铜粉、固体润滑剂及粘结剂。

所述的碳刷为双层压制结构。

所述的双层压制结构的双层含铜量不同，其中，高含铜层含铜量≥55％，低含铜层含铜量≤30％。

所述双层压制结构采用以下方法制成：将石墨粉、粘结剂、磷酸及溶剂制得一阶段胶质粉，将该一阶段胶质粉、电解铜粉及固体润滑剂三者进行混合，分别制得压粉A及压粉B，将所述的压粉A和压粉B通过两次加料方式，压制成双层结构，该双层结构的高含铜层和低含铜层根据电机的旋转方向确定。

所述的石墨粉优选碳含量≥99％，粒度≤44.5μm；电解铜粉优选铜含量≥99.5％，粒度≤44.5μm，松装比密度为0.60-0.90g/cm³；所述的固体润滑剂优选为二硫化钼，该二硫化钼含量≥98.5％，粒度≤44.5μm；粘结剂优选为热固性树脂或其他改性的热固性树脂，如固态或液态的酚醛树脂、环氧树脂。

本发明以石墨粉为含碳物质作为主体成分中的一种，同时加入电解铜粉、固体润滑剂及粘结剂作为主体成分，在制备一阶段胶质粉时加入一定量磷酸，有利于在电机换向器表面形成均匀的润滑膜，通过润滑膜的自润滑作用，可以提高电刷的使用寿命。

当磷酸的添加量小于1％时，电机的换向器表面不容易形成均匀的润滑膜，碳刷磨损严重；当磷酸的添加量高于10％的情况时，电机换向器表面形成的润滑膜太厚，电机功率下降快，不能满足使用要求，所以磷酸的含量优选为1～10质量％，以干粉总质量为基准。

另外，本发明在压制时通过两次加料，形成双层压制结构，且两层的铜含量不同：高含铜层，含铜量≥55％，通过高含铜层的导电性保证碳刷高导电率；低含铜层，含铜量≤30％，可以降低碳刷工作时的火花，通过低含铜层的耐磨性保证碳刷的使用寿命。

一种制备本发明所述卡车起动电机用碳刷的方法：包括如下步骤：

(1)、将石墨粉、粘结剂和磷酸混合0.5～1小时后，加入20％～30％(以干粉重量为基数)的溶剂，在90～100℃的温度下混合1小时后，经破碎，过滤制得一阶段胶质粉；

(2)、将该一阶段胶质粉、电解铜粉及固体润滑剂三者在常温下进行混合0.5～1小时，分别制得压粉A及压粉B；

(3)、将所述的压粉A和压粉B通过两次加料方式，在3-4MPa的单位压力下压制成双层结构，该双层结构的高含铜层和低含铜层根据电机的旋转方向确定；

(4)、经过600-750℃高温热处理加工后制得产品。

所述磷酸的加入量优选为1～10质量％，以干粉总质量为基准；所述石墨粉优选碳含量≥99％，粒度≤44.5μm；电解铜粉优选铜含量≥99.5％，粒度≤44.5μm，松装比密度为0.60-0.90g/cm³；所述的固体润滑剂优选为为二硫化钼，该二硫化钼含量≥98.5％，粒度≤44.5μm；所述的粘结剂优选为热固性树脂或改性热固性树脂，如固态或液态的酚醛树脂、环氧树脂；所述溶剂优选为酒精。

上述卡车起动电机用碳刷在24V卡车起动电机中的应用。

有益效果：本发明所述的卡车起动电机用碳刷，在制备一阶段胶质粉时加入一定量磷酸，有利于在电机换向器表面形成均匀的润滑膜，通过润滑膜的自润滑作用，可以提高电刷的使用寿命；采用双层压制结构，且两层的铜含量不同，通过高含铜层的导电性保证碳刷高导电率；通过低含铜层的耐磨性保证了碳刷的使用寿命。

具体实施方式

实施例1

石墨粉78％，酚醛树脂20％，磷酸2％，在常温下混合0.5小时后，加入30％(以干粉重量为基数)的酒精，在90-100℃的温度下混合1小时后，经破碎，过筛制得一阶段胶质粉。一阶段胶质粉39％，铜粉58％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉A；一阶段胶质粉70％，铜粉27％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉B。压粉A和压粉B通过两次加料方式，在4MPa的单位压力下压制成双层产品，经750℃的高温热处理制成样品1。

实施例2

石墨粉76％，酚醛树脂20％，磷酸4％，在常温下混合0.5小时后，加入30％(以干粉重量为基数)的酒精，在90-100℃的温度下混合1小时后，经破碎，过筛制得一阶段胶质粉。一阶段胶质粉39％，铜粉58％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉A；一阶段胶质粉70％，铜粉27％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉B。压粉A和压粉B通过两次加料方式，在4MPa的单位压力下压制成双层产品，经750℃的高温热处理制成样品2。

实施例3

石墨粉73％，酚醛树脂20％，磷酸7％，在常温下混合0.5小时后，加入30％(以干粉重量为基数)的酒精，在90-100℃的温度下混合1小时后，经破碎，过筛制得一阶段胶质粉。一阶段胶质粉39％，铜粉58％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉A；一阶段胶质粉70％，铜粉27％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉B。压粉A和压粉B通过两次加料方式，在4MPa的单位压力下压制成双层产品，经750℃的高温热处理制成样品3。

实施例4

石墨粉70％，酚醛树脂20％，磷酸10％，在常温下混合0.5小时后，加入30％(以干粉重量为基数)的酒精，在90-100℃的温度下混合1小时后，经破碎，过筛制得一阶段胶质粉。一阶段胶质粉39％，铜粉58％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉A；一阶段胶质粉70％，铜粉27％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉B。压粉A和压粉B通过两次加料方式，在4MPa的单位压力下压制成双层产品，经750℃的高温热处理制成样品4。

对比例1

石墨粉80％，酚醛树脂20％，在常温下混合0.5小时后，加入30％(以干粉重量为基数)的酒精，在90-100℃的温度下混合1小时后，经破碎，过筛制得一阶段胶质粉。一阶段胶质粉39％，铜粉58％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉A；一阶段胶质粉70％，铜粉27％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉B。压粉A和压粉B通过两次加料方式，在4MPa的单位压力下压制成双层产品，经750℃的高温热处理制成对比样1。

对比例2

石墨粉73％，酚醛树脂20％，磷酸7％，在常温下混合0.5小时后，加入30％(以干粉重量为基数)的酒精，在90-100℃的温度下混合1小时后，经破碎，过筛制得一阶段胶质粉。一阶段胶质粉39％，铜粉58％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉，压粉在4MPa的单位压力下压制成单层产品，经750℃的高温热处理制成对比样2。

对比例3

石墨粉73％，酚醛树脂20％，磷酸7％，在常温下混合0.5小时后，加入30％(以干粉重量为基数)的酒精，在90-100℃的温度下混合1小时后，经破碎，过筛制得一阶段胶质粉。一阶段胶质粉70％，铜粉27％，二硫化钼3％，在常温下混合1小时，制成压粉，压粉在4MPa的单位压力下压制成单层产品，经750℃的高温热处理制成对比样3。

将实施例样品和对比例样品进行物理性能测试如下

测试条件：室温

测试方法：1、按JB/TB133.2-1999进行电阻率试验。

2、按JB/T8133.14-1999进行体积密度试验。

3、按JB/T8133.3-1999进行洛氏硬度试验。

将实施例样品和对比例样品按下列试验条件和试验方法进行试验

电压：28V

试验条件：室温

运行方式：工作1S，超越1S，休息28S

试验结果如下表：

通过上述试验可以看出：在制备一阶段胶质粉时加入磷酸(H₃PO₄)，压制通过两次加料的方式，形成双层压制结构，可以降低碳刷工作时的火花，提高碳刷的使用寿命。

Claims

1.一种卡车起动电机用碳刷，其特征在于：以至少含碳作为碳刷主体的一种成分，所述的碳刷中含有磷酸。

2.根据权利要求1所述的一种卡车起动电机用碳刷，其特征在于：所述磷酸的含量为1～10质量%，以干粉总质量为基准。

3.根据权利要求1所述的一种卡车起动电机用碳刷，其特征在于：所述的碳刷主体成分为石墨粉、电解铜粉、固体润滑剂及粘结剂。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种卡车起动电机用碳刷，其特征在于：所述的碳刷为双层压制结构。

5.根据权利要求4所述的一种卡车起动电机用碳刷，其特征在于：所述的双层压制结构的双层含铜量不同，其中，高含铜层含铜量≥55%，低含铜层含铜量≤30%。

6.根据权利要求4所述的一种卡车起动电机用碳刷，其特征在于：所述双层压制结构采用以下方法制成：将石墨粉、粘结剂、磷酸及溶剂制得一阶段胶质粉，将该一阶段胶质粉、电解铜粉及固体润滑剂三者进行混合，分别制得压粉A及压粉B，将所述的压粉A和压粉B通过两次加料方式，压制成双层结构。

7.根据权利要求3或6所述的一种卡车起动电机用碳刷，其特征在于：所述的石墨粉碳含量≥99%，粒度≤44.5??m；电解铜粉铜含量≥99.5%，粒度≤44.5??m，松装比密度为0.60—0.90g/cm??；所述的固体润滑剂为二硫化钼，该二硫化钼含量≥98.5%，粒度≤44.5??m；粘结剂为热固性树脂或其他改性的热固性树脂，如固态或液态的酚醛树脂、环氧树脂。

8.一种制造权利要求1或3所述的卡车起动电机用碳刷的方法：其特征在于：包括如下步骤：

（1）、将石墨粉、粘结剂和磷酸混合后，加入20%～30%（以干粉重量为基数）的溶剂，在90～100℃的温度下混合后，经破碎，过滤制得一阶段胶质粉；

（2）、将该一阶段胶质粉、电解铜粉及固体润滑剂三者进行混合，分别制得压粉A及压粉B；

（3）、将所述的压粉A和压粉B通过两次加料方式，压制成双层结构；

（4）、高温热处理加工后即得。

9.根据权利要求8所述的一种制造卡车起动电机用碳刷的方法，其特征在于：所述磷酸的加入量为1～10质量%，以干粉总质量为基准；所述的石墨粉碳含量≥99%，粒度≤44.5??m；电解铜粉铜含量≥99.5%，粒度≤44.5??m，松装比密度为0.60—0.90g/cm??；所述的固体润滑剂为二硫化钼，该二硫化钼含量≥98.5%，粒度≤44.5??m；所述的粘结剂为热固性树脂或改性的热固性树脂，如固态或液态的酚醛树脂、环氧树脂；所述的溶剂为酒精。

10.权利要求1或3所述的卡车起动电机用碳刷在24V卡车起动电机中的应用。